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關於Linux系統下Grub啟動流程的討論總結

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關於Linux系統下Grub啟動流程的討論總結


 全世界linuxer都知道grub是什麼東西，但對於MBR引導到grub再引導到具體作業系統的這個流程可能有不少朋友就比較迷糊了。這不，cu上一位朋友就發出了這樣一個求助貼：

　　 假如現在一台電腦上裝了WIN2000系統，那麼我現在在裝上LINUX系統和GRUB，那麼假如把GRUB裝在主分區的話，GRUB直接引導 LINUX和WIN2000，我是可以理解的，因為MBR中是GRUB的STAGE1（對不對呢？），MBR通過檢查DPT分區資訊引導系統跳轉至DBR （活動分區），我這裏想問的活動分區是什麼時候設的呢？那麼裝GRUB到MBR裏，那原來MBR中的WIN的引導資訊是怎麼處理的呢？是不是我們假如說裝 GRUB到MBR的時候，GRUB就把GRUB所在那個區設置為了活動分區了呢？然後GRUB引導時候，MBR就找到那個活動分區找到所需要的檔，然後繼續呢？假如說把GRUB裝到其他分區（非主引導區）的話，那是怎麼樣實現GRUB先啟動的呢？不是先MBR嗎？因為裝到了其他分區，沒有改主引導區，因此主引導區還是WIN2000的引導資料啊，怎麼會GRUB先啟動了呢？這是為什麼呢？跟活動分區有關係沒有呢？我看資料上寫的是哪個系統啟動哪個系統就是活動分區，可是那樣的話，似乎就解釋不通了啊，就是最最開始這個地方一直不懂，理不清楚。




　　 下面就是cu各個玩家對這個問題分析討論的總結。

　　 首先讓我們看看傳統的啟動流程：載入並運行Master Boot Record(MBR)主引導區內容（如lilo等）。然後掃描分區表，定位活動分區，並將活動分區上的引導磁區內容載入到記憶體中執行。

　　 系統引導過程主要由以下幾個步驟組成（以硬碟啟動為例）
  1. 開機；
  2. BIOS加電自檢（POST——Power On Self Test），記憶體位址為0fff：0000；
  3. 將硬碟第一個磁區（0頭0道1磁區，也就是Boot Sector）讀入記憶體位址0000：7c00處；
  4. 檢查（WORD）0000：7dfe是否等於0xaa55.若不等於則轉去嘗試其他介質；如果沒有其他啟動介質，則顯示 “No ROM BASIC” ，然後死機；
  5. 跳轉到0000：7c00處執行MBR中的程式；
  6. MBR先將自己複製到0000：0600處，然後繼續執行；
  7. 在主分區表中搜索標誌為活動的分區。如果發現沒有活動分區或者不止一個活動分區，則停止；
  8. 將活動分區的第一個磁區讀入記憶體位址0000：7c00處；
  9. 檢查（WORD）0000：7dfe是否等於0xaa55，若不等於則顯示 “Missing Operating System”，然後停止，或嘗試軟碟啟動；
  10. 跳轉到0000：7c00處繼續執行特定系統的啟動程式；
  11. 啟動系統。


　　 裝grub到邏輯分區，那麼就一定把grub裝入的邏輯分區設為活動的。不過，這時候，grub接管了11步以後的動作：從stage 1.5讀出grub.conf。再由配置和用戶選擇決定下一步的引導行為。

　　 一般安裝grub都有兩種情況，對於安裝到MBR這種情況而言，GRUB直接覆蓋了原來的MBR引導程式。這也是為什麼要換回“原來的 windows的引導方式”，只要用dos引導fdisk /mbr一下就可以的原因。為什麼可以這樣做，請注意，1-11步中有兩個地方出現了0000:7c00。不管是dos boot sector還是nt loader它本身也是從0000:7c00運行的。其實ms當年開發分區管理的這個小程式相當於是在bios引導boot sector中插進去的。grub因為也是寫的從0000:7c00這個記憶體開始的副程式，那麼既可以被BIOS載入又可以被dos的MBR載入應該好理解了吧。

　　 開機自檢後，引導權交給了硬碟的MBR，此時grub就啟動了。由grub來引導windows /linux都可以。注意:linux不一定要安裝在活動分區，因為引導程式在MBR！但是windows一定要安裝在活動分區（可引導的 windows),第二個windows可以不安裝在活動分區，但它的引導檔一定在活動分區。

　　 大體順序是：

　　 grub—->windows–>查找引導檔—引導載入—啟動windows

　　 grub—->linux—>查找引導檔(/boot)–>引導載入—啟動linux

　　 那麼，如果把grub安裝到了其他的分區上，不是MBR呢？這是grub所裝在的那個主分區必須被設為活動分區。因為MBR(物理主引導分區)中其實並沒有 OS相關的引導程式的，通常MBR只是掃描並讀取隨後的分區表，找到相應的活動分區，讀取相應活動分區的第一個磁區的512位元組程式並運行，該程式負責進一步引導相應分區的相應系統。因此，大概的運行次序是

　　 BIOS—>MBR—->GRUB—->菜單。

　　 這樣，大體的真實流程就可以總結如下了：
  1. 開機；
  2. BIOS加電自檢（POST——Power On Self Test），記憶體位址為0fff：0000；
  3. 將硬碟第一個磁區（0頭0道1磁區，也就是Boot Sector）讀入記憶體位址0000：7c00處；
  4. 檢查（WORD）0000：7dfe是否等於0xaa55.若不等於則轉去嘗試其他介質；如果沒有其他啟動介質，則顯示 “No ROM BASIC” ，然後死機；
  5. 跳轉到0000：7c00處執行MBR中的程式；
  6. MBR先將自己複製到0000：0600處，然後繼續執行；假如先裝XP後裝LINUX，並且LINUX沒有裝在MBR，那這個MBR中的資料還是WIN 寫的資料，它的作用都是下步中所說的作用，就是搜索主分區表中標誌為活動的分區，那麼這個時候就必須把GRUB所在的主分區設置為活動的分區，這個時候才能正常的啟動GRUB，然後GRUB的STAGE1在調STAGE1.5和其他的，從而來引導整個系統。假如說先裝XP後裝LINUX，但是GRUB裝在了MBR，那樣STAGE1直接調入記憶體，STAGE1在調STAGE1.5和STAGE2等，從而來引導系統。那這個時候是不需要將GRUB其他檔所在的主分區設為活動分區的，它直接調STAGE1.5等，然後再調STAGE2等，來識別檔系統，從而實現可多啟動。
  7. 在主分區表中搜索標誌為活動的分區。如果發現沒有活動分區或者不止一個活動分區，則停止；
  8. 將活動分區的第一個磁區讀入記憶體位址0000：7c00處；
  9. 檢查（WORD）0000：7dfe是否等於0xaa55，若不等於則顯示 “Missing Operating System”，然後停止，或嘗試軟碟啟動；
  10. 跳轉到0000：7c00處繼續執行特定系統的啟動程式；
  11. 啟動系統。


　　 一點資料：

　　 能正常工作的grub應該包括一下檔：stage1、stage2、*stage1_5、menu.lst。

　　 其中stage1的大小一定是512位元組，它要被安裝（也就是寫入）某個硬碟的主引導記錄，或者某個活動分區（這個分區要用fdisk標記成可啟動的）的啟動磁區。stage1的主要的也是唯一的作用就是找到你存放在硬碟上某個地方的stage2檔，來完成後續的工作。

　　 stage2 檔可以存在在某個特定的檔系統中，比如你分了一個linux分區，在上面創建一個ext2檔系統，然後把這個檔拷貝到這個分區的某個目錄下。也可以把stage2直接存放在硬碟的某個位置，也就是未分區的某個地方。不過，好像沒有多少人會這麼做吧。

　　 因為stage1的容量有限（主引導記錄MBR和啟動磁區的大小只能夠是512位元組），所以它對檔系統是無法識別的，那如果你把stage2存放在 ext2或者fat格式的檔系統上，它如何來找到這個檔呢？這就要用到上面提到的那些stage1_5的檔了，它們負責解釋檔系統。你的 stage2放在什麼格式的檔系統上，就要調用對應的那個stage1_5檔。比如，你把stage2存放在ext2格式的檔系統上，就需要 e2fs_stage1_5；stage2存放在fat格式的檔系統上，就需要fat_stage1_5了。
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